KR101630818B1 - 음식물 쓰레기 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 처리장치에 관한 것으로서, 다양한 방법으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법 중 건조에 의한 처리과정에서 에너지의 소모를 최소한으로 줄일 수 있도록 하면서 고온 및 저온의 상황에서 안정적으로 작동하며 발생하는 악취를 효과적으로 제거할 수 있도록 하기 위하여 개발된 것으로;
건조기 챔버의 내부에 음식물 쓰레기를 투입하여 건조하는 가열수단을 구비하는 건조기와, 상기 건조기에서 발생되는 스팀을 응축하여 응축수를 배출하는 응축기와, 상기 응축기를 거친 기체에 함유된 악취 성분을 제거하는 탈취장치를 포함하여 구성되는 음식물 쓰레기 처리장치에 있어서;
상기 건조기의 건조기 챔버는 하부에 열매체유가 저장되며 히터에 의하여 열매체유를 가열하도록 하는 공간과 상부의 음식물 쓰레기를 충진하고 교반시키는 교반장치와 제1 온도센서를 구비하는 공간으로 분할되며;
상기 응축기는 건조기 챔버에서 발생하는 스팀이 유입된 후 응축된 응축수를 배출하는 응축수 배출구와 제2 온도센서를 구비하고, 제1 온도센서의 온도가 95℃에 도달하면 작동하여 응축수를 탈취장치로 이동시키는 제1 브로워를 구비하고;
상기 탈취장치는 응축기와 제1 브로워를 거친 기체에 원적외선을 방출하는 열극판이 발열하도록 하여 악취 성분이 순간적으로 탄화하여 분해하도록 하는 원적외선 가열장치와, 촉매를 공급하여 제거하는 촉매챔버로 이루어져 제3 온도센서를 거친 후 다시 건조기 챔버의 내부로 복수 개의 분사노즐에 의하여 열풍이 분사되도록 구성되며;
상기 응축기는 내부에서 스팀을 응축하는 복수 개의 냉수관을 구비하며, 제2 브로워에 의하여 냉수관에서 응축냉각 콘덴셔를 거친 후 다시 응축기로 가는 응축수 순환관로를 구비하고;
내부에 응축냉각 콘덴셔와 응축기 콘덴셔와 증발기 콘덴셔 및 증발기 콘덴셔의 냉열을 상기 응축냉각 콘덴셔에 전달되도록 하는 송풍기가 장착되는 챔버와, 응축기 콘덴셔에서 팽창밸브를 거쳐 증발기 콘덴셔로 연결된 후 다시 고압압력펌프 및 4각 솔레노이드밸브를 거쳐 응축기 콘덴셔로 연결되는 순환관로를 구비하는 냉온히트펌프를 추가로 구비함을 하는 음식물 쓰레기 처리장치에 관한 것이다.

Description

음식물 쓰레기 처리장치{The food garbage disposal device }

본 발명은 음식물 쓰레기 처리장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게 설명하면 다양한 방법으로 이루어지는 음식물 쓰레기 처리방법 중 건조에 의한 처리과정에서 에너지의 소모를 최소한으로 줄일 수 있도록 하면서 고온 및 저온의 상황에서 안정적으로 작동하며 발생하는 악취를 효과적으로 제거할 수 있도록 하기 위하여 개발된 음식물 쓰레기 처리장치에 관한 것이다.

오늘날 각종 환경오염의 원인은 화석연료 및 중화학 공업에 의한 대기오염과 각종 산업폐기물에 의한 토양 및 수질의 오염이 대표적이라고 할 수 있으나 각종 음식물 쓰레기에 의한 수질과 토양의 오염도 상당한 것이며 아직도 기아에 대한 문제는 남아 있지만 선진국 대부분에서는 넘쳐나는 음식물에 의한 음식물 쓰레기 처리에 많은 신경을 쓸 정도로 환경오염의 원인이 되고 있다.

우리나라의 경우 전국적으로 하루에 버려지는 음식물쓰레기는 15,075톤으로 현재 각 지자체에서 음식물을 별도로 보관할 수 있는 음식물 쓰레기통을 지급하여 일괄적으로 수거하여 소각 또는 매몰의 방식으로 처리하는 경우가 많으나 수집 운반 그리고 처리과정에서 막대한 비용이 발생하고 있으며, 처리과정을 거치지 않고 버려지거나 하수구를 통하여 그대로 배출되는 양도 상당량이다.

국내에서는 음식물 쓰레기 처리방법으로 크게 미생물을 이용한 처리방법과 건조장치를 통해 건조하는 처리방법이 있으며 건조방식은 처리할 때 많은 악취가 발생하며 건조를 위한 에너지의 소비가 필요하다는 단점이 있다.

또한, 건조실 내부에서 가열된 공기는 악취를 포함하고 있기에 이를 공냉식 응축기를 통과하도록 하여 수분을 제거한 후 오존에 의하여 악취를 제거하도록 하고 있으나 오존은 악취제거 효과가 30% 이내로 적으며, 수소와 질소와 탄소가 결합된 HNC 계열의 화합물은 분해하지 못하는 단점이 있다.

또한 열대 지방과 같은 고온의 환경에서는 음식물 쓰레기가 지나친 고온에 의하여 음식물 쓰레기가 외부로 넘쳐 흐르거나 반대로 저온의 환경에서 동파되는 경우가 발생하는 단점이 있었다.

(특허 문헌 1) 대한민국특허등록 제10-0267141-0000호 (2000년07월03일) (특허 문헌 2) 대한민국특허등록 제10-0337475-0000호 (2002년05월08일) (특허 문헌 3) 대한민국특허등록 제10-0686957-0000호 (2007년02월20일) (특허 문헌 4) 대한민국특허등록 제10-0882750-0000호 (2009년02월03일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 그 목적은 음식물 쓰레기를 건조하는 과정에서 소모되는 에너지의 소모를 줄일 수 있도록 하는 음식물 쓰레기 처리장치를 개발하는 것에 있다.

또한, 음식물 쓰레기를 건조하는 과정에서 발생하는 악취를 용이하게 제거할 수 있는 음식물 쓰레기 처리장치를 개발하는 것에 있다.

또, 음식물 쓰레기 처리장치의 작동과정에서 외부의 지나친 열로 인하여 팽창하여 외부로 넘쳐 흐르거나 반대로 동결에 의한 파손을 방지할 수 있도록 하는 음식물 쓰레기 처리장치를 개발하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 건조기 챔버의 내부에 음식물 쓰레기를 투입하여 건조하는 가열수단을 구비하는 건조기와, 상기 건조기에서 발생되는 스팀을 응축하여 응축수를 배출하는 응축기와, 상기 응축기를 거친 기체에 함유된 악취 성분을 제거하는 탈취장치를 포함하여 구성되는 음식물 쓰레기 처리장치에 있어서;

상기 건조기의 건조기 챔버는 하부에 열매체유가 저장되며 히터에 의하여 열매체유를 가열하도록 하는 공간과 상부의 음식물 쓰레기를 충진하고 교반시키는 교반장치와 제1 온도센서를 구비하는 공간으로 분할되며;

상기 응축기는 건조기 챔버에서 발생하는 스팀이 유입된 후 응축된 응축수를 배출하는 응축수 배출구와 제2 온도센서를 구비하고, 제1 온도센서의 온도가 95℃에 도달하면 작동하여 응축수를 탈취장치로 이동시키는 제1 브로워를 구비하고;

상기 탈취장치는 응축기와 제1 브로워를 거친 기체에 원적외선을 방출하는 열극판이 발열하도록 하여 악취 성분이 순간적으로 탄화하여 분해하도록 하는 원적외선 가열장치와, 촉매를 공급하여 제거하는 촉매챔버로 이루어져 제3 온도센서를 거친 후 다시 건조기 챔버의 내부로 복수 개의 분사노즐에 의하여 열풍이 분사되도록 구성되며;
상기 응축기는 내부에서 스팀을 응축하는 복수 개의 냉수관을 구비하며, 제2 브로워에 의하여 냉수관에서 응축냉각 콘덴셔를 거친 후 다시 응축기로 가는 응축수 순환관로를 구비하고;

삭제

내부에 응축냉각 콘덴셔와 응축기 콘덴셔와 증발기 콘덴셔 및 증발기 콘덴셔의 냉열을 상기 응축냉각 콘덴셔에 전달되도록 하는 송풍기가 장착되는 챔버와, 응축기 콘덴셔에서 팽창밸브를 거쳐 증발기 콘덴셔로 연결된 후 다시 고압압력펌프 및 4각 솔레노이드밸브를 거쳐 응축기 콘덴셔로 연결되는 순환관로를 구비하는 냉온히트펌프를 추가로 구비함을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 블로워와 원적외선 가열장치의 사이에서 분기되어 솔레노이드밸브를 거친 후 촉매챔버와 제3 온도센서 사이에서 합쳐지는 바이패스관로가 추가로 구비됨을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 음식물 쓰레기를 알킨벤젠계 합성 열매체유에 의한 간접가열 방식으로 건조하면서 기존 온도를 상승하면서 필요하던 에너지를 50% 절감할 수 있어 에너지 절감의 효과가 있다.

또한, 건조기에서 가열된 공기는 원적외선 가열장치를 통과하면서 1차적으로 악취의 일부를 탄화 분해하고 다기 촉매 챔버에서 악취를 제거하도록 하여 발생하는 악취의 대부분을 제거할 수 있는 효과가 있다.

또, 추가로 냉온히트펌프를 장착하도록 하여 외부의 온도와 상관없이 음식물 건조에 최적이면서 에너지의 소비를 줄일 수 있는 상태로 장치를 가동하도록 하여 장치의 처리효율과 내구성이 증가하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 응축기와 냉온히트펌프의 연결을 나타낸 개념도
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개념도

이에 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 응축기와 냉온히트펌프의 연결을 나타낸 개념도로서, 건조기 챔버(11)의 내부에 음식물 쓰레기를 투입하여 건조하는 가열수단을 구비하는 건조기(1)와, 상기 건조기(1)에서 발생되는 스팀을 응축하여 응축수를 배출하는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)를 거친 기체에 함유된 악취 성분을 제거하는 탈취장치(3)를 포함하여 구성되는 음식물 쓰레기 처리장치에 있어서;

상기 건조기(1)의 건조기 챔버(11)는 하부에 열매체유(12)가 저장되며 히터(13)에 의하여 열매체유(12)를 가열하도록 하는 공간과 상부의 음식물 쓰레기를 충진하고 교반시키는 교반장치(14)와 제1 온도센서(15)를 구비하는 공간으로 분할되며;

상기 응축기(2)는 건조기 챔버(11)에서 발생하는 스팀이 유입된 후 응축된 응축수를 배출하는 응축수 배출구(21)와 제2 온도센서(22)를 구비하고, 제1 온도센서(15)의 온도가 95℃에 도달하면 작동하여 응축수를 탈취장치(3)로 이동시키는 제1 브로워(23)를 구비하고;

상기 탈취장치(3)는 응축기(2)와 제1 브로워(23)를 거친 기체에 원적외선을 방출하는 열극판이 발열하도록 하여 악취 성분이 순간적으로 탄화하여 분해하도록 하는 원적외선 가열장치(31)와, 촉매를 공급하여 제거하는 촉매챔버(32)로 이루어져 제3 온도센서(33)를 거친 후 다시 건조기 챔버(11)의 내부로 복수 개의 분사노즐(34)에 의하여 열풍이 분사되도록 구성됨을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리장치를 나타내었다.

본원은 기본적으로 열매체유(12)에 의한 간접가열로 음식물 쓰레기를 건조하는 방식을 가지고 있으며 열매체유(12)는 화학장치를 일정한 조작온도로 유지하기 위하여 가열(加熱) ·제열(除熱) 등의 전열에 이용하는 합성기름으로 본원에서는 알킬벤젠계 합성 열매체유를 사용하였다.

이러한 열매체유(12)의 장점은 온도를 올리는 데 있어 물을 사용하는 스팀보일러보다 압력을 10분의 1로 낮출 수 있으며, 같은 양의 수분을 증발시키고자할 경우 히팅스팀을 이용할 경우의 절반의 열량으로 가능하게 되어 히터(13)에서 소비전력을 절반으로 줄일 수 있는 것이다.

열매체유(12)의 장점은 인화점(188℃)과 발화점(210℃) 및 자연발화점(375℃)로 상당히 높기 때문에 고온에서 운전을 하여도 화재의 위험이 없다는 것에 있다.

이때 음식물 쓰레기를 교반하면서 간접 가열방식으로 가열하면 제1 온도센서(15)는 약 95℃의 온도를 감지하게 되면 제1 브로워(23)를 가동하여 응축수를 탈취장치(3)로 이동하도록 한다.

본 발명에서는 상기 응축기(2)는 내부에서 스팀을 응축하는 복수 개의 냉수관(24)을 구비하며, 제2 브로워(25)에 의하여 냉수관(24)에서 응축냉각 콘덴셔(26)를 거친 후 다시 응축기(2)로 가는 응축수 순환관로(27)를 구비하고;

내부에 응축냉각 콘덴셔(26)와 응축기 콘덴셔(41)와 증발기 콘덴셔(42) 및 증발기 콘덴셔(42)의 냉열을 상기 응축냉각 콘덴셔(26)에 전달되도록 하는 송풍기(43)가 장착되는 챔버(44)와, 응축기 콘덴셔(41)에서 팽창밸브(45)를 거쳐 증발기 콘덴셔(42)로 연결된 후 다시 고압압력펌프(46) 및 4각 솔레노이드밸브(47)를 거쳐 응축기 콘덴셔(41)로 연결되는 순환관로를 구비하는 냉온히트펌프(4)를 추가로 구비하고 있다.

냉온히트펌프(4)에 의하여 냉각된 물은 냉수관(24)으로 흐르게 되며 스팀은 온도의 하강에 따라 응결하여 수분은 액상으로 바뀌어 응축수 배출구(21)로 빠져나가게 되며, 응축기(2)는 하부가 개방된 격막을 형성하여 스팀의 흐름이 하부로 이동하도록 하여 응축 효능을 향상시키도록 함이 바람직하다.

이때 제2 온도센서(22)의 온도가 45℃ 이상으로 올라가면 이를 감지하여 고압압력펌프(46)가 작동하여 냉매를 압축한 후 응축기 콘덴셔(41)를 통과하면서 90℃에서 45℃로 온도를 낮아지고 팽창밸브(45)를 통과하면서 감압되면 0~5℃로 온도가 떨어지게 된다.

이를 이용하여 응축냉각 콘덴셔(26)로 유입되는 온도 45℃를 25℃로 낮추어 냉수관(24)에 의한 응축기(2)에서의 스팀의 응축이 용이하게 이루어지도록 하는 것이다.

보통 고온의 환경에서는 이러한 과정에 의하여 온도를 낮출 수 있도록 하지만 영하 이하로 온도가 떨어지는 추운 겨울의 경우 반대로 냉매가 순환하도록 4각 솔레노이드밸브(47)가 작동하여 응축기 콘덴셔(41)의 출력 온도를 20℃ 정도로 일정하게 유지하여 동파를 방지하도록 할 수도 있는 구성이다.

본 발명의 또 다른 주요 특징은 탈취장치(3)의 구성이라고 할 수 있으며 응축기(2)를 통과한 공기는 약 45℃의 온도로 원적외선 가열장치(31)를 거치면 순간 온도가 700~1000℃로 에너지를 방출하면 VOC 즉 휘발성유기화합물을 탄화시켜 악취를 분쇄하도록 한다.

이렇게 1차적으로 악취가 제거된 공기는 촉매챔버(32)를 거치면서 탄화된 VOC성분을 다시 분해하여 악취를 제거하도록 하는 것이다.

이때 촉매의 주요원료는 염화망간과 염화구리를 사용하여 탄화된 VOC성분과 결합하여 망간산화물과 구리산화물이 생성되면서 악취가 제거되는 것이다.

이렇게 악취가 제거된 공기는 탈취장치(3)를 거치면서 다시 온도가 높아진 상태로 본 발명에서는 이런 고온의 공기를 다시 건조기(1)에 분사노즐(34)에 공급하도록 하여 열효율을 높일 수 있도록 하였다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개념도로서, 상기 제1 블로워(23)와 원적외선 가열장치(31)의 사이에서 분기되어 솔레노이드밸브(51)를 거친 후 촉매챔버(32)와 제3 온도센서(33) 사이에서 합쳐지는 바이패스관로(5)가 추가로 구비되는 실시 예를 추가로 제시하여 탈취장치(3)의 점검 및 수리 때 이를 이용하거나 일부는 탈취장치(3)를 거치고 일부는 바이패스되면서 순환하는 과정에서 서서히 악취를 줄일 수 있도록 한 것이다.

이러한 본 발명의 구성은 음식물 쓰레기의 건조에 의한 처리과정에서 가장 문제가 되었던 악취를 90% 이상 제거할 수 있는 효과가 있으며, 열매체유에 의한 간접가열과 기존에 공냉식이 아닌 수냉식 응축방법에 의하여 에너지를 30~50% 이상을 절약할 수 있는 효과가 있다.

또한 고온의 환경이나 저온의 환경에서도 일정한 온도를 유지할 수 있는 냉온히트펌프를 제공하여 사계절 효율적인 작동이 가능하며 열대지방이나 한대지방에서까지 사용가능한 구성이라고 할 수 있다.

1 : 건조기
11 : 건조기 챔버 12 : 열매체유
13 : 히터 14 : 교반장치
15 : 제1 온도센서
2 : 응축기
21 : 응축수 배출구 22 : 제2 온도센서
23 : 제1 브로워 24 : 냉수관
25 : 제2 브로워 26 : 응축냉각 콘덴셔
27 : 응축수 순환관로
3 : 탈취장치
31 : 원적외선 가열장치 32 : 촉매챔버
33 : 제3 온도센서 34 : 분사노즐
4 : 냉온히트펌프
41 : 응축기 콘덴셔 42 : 증발기 콘덴셔
43 : 송풍기 44 : 챔버
45 : 팽창밸브 46 : 고압압력펌프
47 : 4각 솔레노이드밸브
5 : 바이패스관로
51 : 솔레노이드밸브

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 건조기 챔버(11)의 내부에 음식물 쓰레기를 투입하여 건조하는 가열수단을 구비하는 건조기(1)와, 상기 건조기(1)에서 발생되는 스팀을 응축하여 응축수를 배출하는 응축기(2)와, 상기 응축기(2)를 거친 기체에 함유된 악취 성분을 제거하는 탈취장치(3)를 포함하여 구성되는 음식물 쓰레기 처리장치에 있어서;
   상기 건조기(1)의 건조기 챔버(11)는 하부에 열매체유(12)가 저장되며 히터(13)에 의하여 열매체유(12)를 가열하도록 하는 공간과 상부의 음식물 쓰레기를 충진하고 교반시키는 교반장치(14)와 제1 온도센서(15)를 구비하는 공간으로 분할되며;
   상기 응축기(2)는 건조기 챔버(11)에서 발생하는 스팀이 유입된 후 응축된 응축수를 배출하는 응축수 배출구(21)와 제2 온도센서(22)를 구비하고, 제1 온도센서(15)의 온도가 95℃에 도달하면 작동하여 응축수를 탈취장치(3)로 이동시키는 제1 브로워(23)를 구비하며, 내부에서 스팀을 응축하는 복수 개의 냉수관(24)을 구비하고, 제2 브로워(25)에 의하여 냉수관(24)에서 응축냉각 콘덴셔(26)를 거친 후 다시 응축기(2)로 가는 응축수 순환관로(27)를 구비하며;
   상기 탈취장치(3)는 응축기(2)와 제1 브로워(23)를 거친 기체에 원적외선을 방출하는 열극판이 발열하도록 하여 악취 성분이 순간적으로 탄화하여 분해하도록 하는 원적외선 가열장치(31)와, 촉매를 공급하여 제거하는 촉매챔버(32)로 이루어져 제3 온도센서(33)를 거친 후 다시 건조기 챔버(11)의 내부로 복수 개의 분사노즐(34)에 의하여 열풍이 분사되도록 구성되며;
   내부에 응축냉각 콘덴셔(26)와 응축기 콘덴셔(41)와 증발기 콘덴셔(42) 및 증발기 콘덴셔(42)의 냉열을 상기 응축냉각 콘덴셔(26)에 전달되도록 하는 송풍기(43)가 장착되는 챔버(44)와, 응축기 콘덴셔(41)에서 팽창밸브(45)를 거쳐 증발기 콘덴셔(42)로 연결된 후 다시 고압압력펌프(46) 및 4각 솔레노이드밸브(47)를 거쳐 응축기 콘덴셔(41)로 연결되는 순환관로를 구비하는 냉온히트펌프(4)와;
   상기 제1 브로워(23)와 원적외선 가열장치(31)의 사이에서 분기되어 솔레노이드밸브(51)를 거친 후 촉매챔버(32)와 제3 온도센서(33) 사이에서 합쳐지는 바이패스관로(5)를 구비함을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 처리장치.

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